DE3728918A1

DE3728918A1 - Gusskoerpermodell und verfahren zum herstellen eines hohlen gusskoerpers

Info

Publication number: DE3728918A1
Application number: DE19873728918
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kallen; Ulrich Quack
Original assignee: Eisengiesserei Monforts GmbH and Co
Current assignee: Eisengiesserei Monforts GmbH and Co
Priority date: 1987-08-29
Filing date: 1987-08-29
Publication date: 1989-03-09
Also published as: DE3867178D1; EP0305653A1; JP2721191B2; DE8717657U1; ATE70749T1; EP0305653B1; US4942915A; ES2029299T3; JPS6471548A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gußkörpermodell mit einem Schaumstoffkörper zum Herstellen eines hohlen Gußteils in der Metallgießerei, wobei der Schaumstoffkörper aus einem in der Hitze von flüssigem Metall, wie Eisen oder Aluminium, gasförmig zerfallenden Material, wie Poly styrolpartikelschaum oder dergleichen, besteht. Sie be trifft ferner ein Verfahren zum Herstellen des Gußkör permodells und ein Verfahren zum Herstellen eines hohlen Gußteils.

In der Gießerei werden aus Polystyrolpartikelschaum oder einem ähnlichen sich durch Berührung mit flüssigem Me tall gasförmig zersetzenden Kunststoff bestehende Model le des herzustellenden Gußstücks eingesetzt und entweder in binderfreiem Formstoff eingebettet und gegebenenfalls zusammen mit diesem vor und während des Gießens unter Unterdruck gesetzt oder in gebundenem Formstoff einge formt. Vor dem Einsetzen in die Gießform wird der aus Polystyrolpartikelschaum oder dergleichen bestehende Schaumstoffkörper mit einer in der Gießerei üblichen Schlichte, z. B. durch Eintauchen, behandelt, die aus einer feingemahlenes feuerfestes Material enthaltenden Aufschlämmung bestehen kann. In diesen Bereichen bildet die den Schaumstoffkörper zugewendete Fläche von dessen aus Schlichte bestehender Schale die eigentliche Gieß form, während der angrenzende Formstoff, insbesondere Sand, lediglich zum mechanischen Stützen der wie eine Eierschale zerbrechlichen Schlichteschale dient.

Ein Problem dieses Gießverfahrens ergibt sich aus der Herstellung des Gußkörpermodells selbst. Wenn es sich um ein Hohlmodell handelt, werden zum Herstellen vier Form schalen, nämlich zwei Ober- und zwei Unterformen, benö tigt. Der fertige, erhärtete Schaumstoffkörper besteht daher aus mindestens zwei Schalen, deren Grenze sich im fertigen Gußteil unvermeidbar sowohl auf dessen Außen- als auch auf dessen Innenfläche abzeichnet.

Wenn die Stoßflächen der Teilschalen des Schaumstoffkör pers nicht exakt aufeinander passen oder nicht exakt aufeinander geklebt werden, dringt bei dem Schlichten des Schaumstoffkörpers Schlichte zwischen die Stoß flächen aneinander grenzender Teile des Schaumstoffkör pers. Probleme bereiten in dieser Hinsicht besonders schwierig zugängliche Teile, insbesondere auf der Innen seite, einer Hohlform. Da die dem Schaumstoffkörper zu gewendete Fläche von dessen aus Schlichte bestehender Schale die eigentliche Form des herzustellenden Gußteils bildet, haben in den Schaumkörper bzw. in Nähte zwischen Schaumstoffkörperteilen eingedrungene Schlichtevor sprünge entsprechende Einschnitte im entstehenden Guß teil zur Folge. Wenn solche Einschnitte vorkommen, wird beim Gießen Ausschuß erzeugt.

Ein weiteres Problem des beschriebenen Gießverfahrens ergibt sich daraus, daß der verwendete Schaumstoff eine gegen Druck- oder Stoßausübung sehr empfindliche Ober fläche besitzt. Da wie gesagt die Stoßkanten zusammenzu setzender Teile des Schaumstoffkörpers möglichst unver sehrt bleiben müssen, sind nicht nur die Handhabung son dern auch die Lagerung und der Transport schwierig. Wenn eine Stoßstelle ungenau gearbeitet oder beim Transport bzw. bei der Handhabung beschädigt wird, kann zwar grundsätzlich eine Ausbesserung durch Einfügen eines sich ebenso wie der Schaumstoff in der Hitze des flüssi gen Metalls gasförmig zersetzenden Klebers ausgebessert werden, eine solche Nacharbeit ist aber aufwendig und in vielen Fällen, insbesondere an unzugänglichen Stellen auf der Innenseite eines Hohlmodells mit der erforder lichen Genauigkeit kaum ausführbar und nachprüfbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein im Prinzip beliebig hinterschnittenes Schaumstoff-Hohlmodell zu schaffen, das keine Nähte oder zumindest nur dort Nähte besitzt, wo eine Nacharbeit eventueller Beschädigungen oder Ungenauigkeiten an den Stoßstellen mit erträglichem Aufwand, also insbesondere nur an der Außenseite, be sitzt. Die erfindungsgemäße Lösung besteht für das ein gangs genannte Gußkörpermodell mit einem Schaumstoffkör per zum Herstellen des hohlen Gußteils darin, daß die Kontur des Schaumstoffkörpers einseitig mit einem in das herzustellende Gußteil zum Bilden eines entsprechenden Teils von dessen Kontur einzuformenden feuerfesten Form teil abgedeckt ist.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Fläche des Schaumstoffkörpers, die nach Möglichkeit nicht nachge arbeitet werden soll, mit einem unmittelbar eine Kontur des herzustellenden Gußteils vorgebenden feuerfesten Formteil zu bedecken ist. Von dem Begriff "feuerfester Formkörper" werden erfindungsgemäß Formteile aus metal lischem oder nichtmetallischem Material umfaßt, die un mittelbar beim Gießen in ein Metallgußteil eingeformt und zumindest einen Teil von dessen Außenfläche bilden können. Hierzu gehören Metallformteile aus Blech, Guß oder geschmiedetem Material aber auch Sinterwerkstoffe, Keramik, Glas oder dergleichen. Das Formteil kann als Einlageteil auf der Innenfläche eines hohlen Gußteils aber auch als Hüllteil auf der Außenfläche eines Guß teils vorgesehen werden. Unerwartet wird also durch die Erfindung auch die Möglichkeit geschaffen, einen aus verschiedenen oder verschieden legierten Metallen oder aus Metall und Nichtmetall bestehenden Verbundkörper herzustellen. Beispielsweise läßt sich erfindungsgemäß ein hohler Gußeisenkörper gießen, dessen Innenkontur durch ein vorgefertigtes Einlageteil aus Blech gebildet wird. Erfindungsgemäß kann aber auch ein aus zwei Metal len bestehender Verbundkörper gegossen werden, der bei spielsweise eine Außenschale aus Eisen und ein hohles Innenteil aus Aluminium besitzt. Zu den vielen erfin dungsgemäß herzustellenden Varianten von Gußkörpern ge hört schließlich auch ein mit Keramik oder Glas, innen oder außen beschichtetes Gußeisenteil.

Gemäß weiterer Erfindung wird der Schaumstoffkörper nahtlos auf das feuerfeste Formteil aufgeformt. Grund sätzlich kann der Schaumstoffkörper auf die Innen- oder Außenfläche eines hohlen feuerfesten Formteils aufge formt werden. Das Formteil bildet also beim Herstellen des Schaumstoffkörpers einen Teil der Schale der Hohl form. Wesentlich ist, daß bei dieser Verfahrensweise ein einteiliger Schaumstoffkörper entsteht, der keine even tuelle zu Fehlern führende bzw. nachzuarbeitende Nähte besitzt.

Wenn das feuerfeste Formteil eine in den herzustellenden Gußkörper eingehende Einlage des Schaumstoffkörpers bil den soll, genügt zum Herstellen des vollständigen Schaummodells, eine einzige, der vorgesehenen Außenkon tur des Schaumstoffkörpers entsprechende Form mit Unter und Oberschale, weil als Kern dieser Form ein die Innen fläche des herzustellenden Gußkörpers bestimmendes Ein lageteil verwendet wird. Entsprechendes gilt, wenn die Außenschale des Schaumstoffkörpers mit dem feuerfesten Formteil abzudecken ist.

Wenn der erfindungsgemäße hohle Schaumstoffkörper ein teilig herzustellen ist, können sich ungewollte Ein schnitte - wegen einer fehlenden Naht - nicht ergeben, weil die auf den Schaumstoffkörper aufzubringende Schlichte nicht in den Körper eindringen kann. An der Grenze zwischen Ober- und Unterschale einer zum Her stellen des Schaumstoffkörpers verwendeten Außenform können lediglich nach außen vorspringende Grate am Schaumstoff entstehen, die jedoch problemlos nachzu arbeiten sind.

Überraschend läßt die Erfindung noch eine weitere Ausge staltung zu. Gemäß weiterer Erfindung kann nämlich das wenigstens einen Teil der Kontur des Schaumstoffkörpers abdeckende feuerfeste Formteil auf seiner den herzustel lenden Gußkörper zugewandten Fläche mit einem Isolier stoffmantel, insbesondere aus Mineralfaserwolle, belegt werden. Eine solche Anordnung wird besonders bei ther misch belasteten Gußteilen bevorzugt. Günstig ist die isolierende Zwischenlage auch bei Bauteilen, z. B. bei Auspuffkrümmern, die eine möglichst geringe Wärmeauf nahme besitzen sollen. Damit (im Abgasstrom) nachfolgen de Bauteile, z. B. Katalysatoren, möglichst schnell heiß werden. Die Einfügung bzw. das Eingießen eines Isolier stoffmantels bietet aber auch die Möglichkeit, das Ge wicht des Gußkörpers zu vermindern, ohne dessen Volumen zu verkleinern. In jedem Fall kann der aus Isolierstoff oder dergleichen bestehende Mantel nicht nur auf der Innen- oder Außenfläche sondern auch an der Grenze der verschiedenen Schichten eines erfindungsgemäßen Verbund körpers vorgesehen werden. Die Verwendung des erfin dungsgemäßen feuerfesten Formteils ist also auch dann von Vorteil, wenn, wie in der chemischen Industrie, eine Fläche eines Gußteils in bestimmter Weise zu legieren ist, um die nötige chemische Resistenz sicherzustellen.

Gemäß weiterer Erfindung besteht ein Verfahren zum Her stellen eines hohlen Gußteils in der Metallgießerei un ter Verwendung eines in der Hitze von flüssigem Metall, wie Eisen oder Aluminium, gasförmig zerfallenden, ins besondere aus Polystyrolpartikelschaum oder dergleichen bestehenden, Schaumstoffkörpers als Modell darin, daß der Schaumstoffkörper beim Gießen einseitig mit einem feuerfesten, als solches in die Kontur des Gußteils auf zunehmenden Formteil bedeckt wird. Grundsätzlich be deutet das, daß ein wesentlicher Teil der Innen- oder Außenkontur des herzustellenden Gußteils vorgefertigt und als solches in das fertige Gußteil eingeformt wird. Anhand der schematischen Zeichnung von Ausführungsbei spielen werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Form zum Herstellen eines hohlen Schaumstoffkörpers;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Gießform unter Verwendung eines hohlen Schaumstoffkörpers nach Fig. 1; und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Gießform.

Fig. 1 zeigt eine vorbereitete Form zum Herstellen eines erfindungsgemäßen, insgesamt mit 1 bezeichneten Gußkör permodells. Das Modell 1 nach Fig. 1 besteht aus einem feuerfesten Formteil 2 und einem daran anzuformenden, einteiligen Schaumstoffkörper 3. Als Form zum Herstellen des Schaumstoffkörpers 3 werden außer dem als Innen schale dienenden Formteil 3 eine aus einer Oberform 4 und einer Unterform 5 bestehende, insgesamt mit 6 be zeichnete Außenschale verwendet.

Bei dem Herstellen des Gußkörpermodells 1 bzw. des Schaumstoffkörpers 3 kann auf der Innenfläche keine un kontrollierbare Naht entstehen, da die Innenkontur be reits durch die Innenfläche des Formteils 2 vorgegeben wird. Auf der Außenfläche des Schaumstoffkörpers 3 kann an der Stoßfläche 7 zwischen Ober- und Unterform 4, 5 lediglich ein nach außen vorspringender Grat auftreten, wenn die beiden an der Stoßfläche 7 sich berührenden Flächen von Ober- und Unterform 4, 5 nicht ganz exakt sind. Ein solcher Grat läßt sich aber am fertigen Guß körpermodell 1 problemlos nacharbeiten. Auf keinen Fall kommt ein ungewollter Einsprung oder Einschnitt in der Kontur des Gußkörpermodells 1 vor, der bei der Weiter verarbeitung mit Schlichte gefüllt werden könnte.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 2 einen Schnitt durch eine für die Eisengießerei vorbereitete Form mit einem Guß körpermodell 1 nach Fig. 1. Im Ausführungsbeispiel be steht das Gußkörpermodell 1 außer aus dem Formteil 2 und dem Schaumstoffkörper 3 aus einer Isolierstoffschicht 8. Das ganze Gußkörpermodell 1 wird in einem Kasten 9 in binderfreiem Formstoff 10, insbesondere in Sand, innen und außen eingebettet, insbesondere eingerüttelt, so daß im Kasten 9 kein Hohlraum mehr verbleibt. An ein Ende des Schaumstoffkörpers 3 wird ein Eingießtrichter 11 an gesetzt. Im übrigen wird die gesamte Oberfläche des im Kasten 9 befindlichen Formstoffs 6 mit einer luftdichten Folie 12 so umgeben, daß ein mit einem Ansaugstutzen 13 über eine Unterdruckleitung 14 in den Formstoff hinein wirkende Unterdruckpumpe den Innenraum der Folie 12 bzw. des Kastens 9, so weit entlüften kann, daß der vorzugs weise aus rieselförmigem Sand bestehende Formstoff 10 insgesamt steif wird.

Beim Eingießen des flüssigen Eisens in den Eingießtrich ter 11 wird das Material des Schaumstoffkörpers 3 zer setzt und gasförmig über die Unterdruckleitung 14 in dem Maße abgezogen, wie es durch das flüssige und erstarren de Eisen ersetzt wird. Bei diesem Gießvorgang wird das feuerfeste Formteil 2 (gegebenenfalls auch die Isolier stoffschicht 8) Bestandteil des hergestellten Gußstücks. Das Gußstück nimmt also schließlich den Raum ein, der ursprünglich durch den Schaumstoffkörper 3 verdrängt war. Die Kontur des Schaumstoffkörpers 3, im vorliegen den Fall dessen Außenkontur 15 ist oder wird also zu gleich die Außenkontur des Gußkörpers. Die Innenkontur 16 des Gußkörpermodells 1, also im Ausführungsbeispiel die Innenfläche des Formteils 2, bildet zugleich die Innenkontur 16 des herzustellenden Gußteils.

In Fig. 3 wird der Fall eines Verbund-Gußkörpers mit ei ner Eisenschicht 17 auf der Außenseite und mit einem ei nen Durchgang 18 aufweisenden hohlen Aluminiumkörper 19 auf der Innenseite. Beim Gießen eines Gußteils nach Fig. 3 wird ein Schaumstoffkörper auf der Innenfläche des Ei senkörpers 18 vorgesehen, z. B. unmittelbar geschäumt, der einen Durchgang 18 besitzt. Während des Gießvorgangs wird der Durchgang 18 mit beispielsweise rieselförmigen Formstoff ausgefüllt. Der Aluminiumkörper 19 nimmt den Platz des Schaumstoffkörpers ein.

Bezugszeichenliste:

1 = Gußkörpermodell
2 = feuerfestes Formteil
3 = Schaumstoffkörper
4 = Oberform
5 = Unterform
6 = Außenschale
7 = Stoßfläche (4, 5)
8 = Isolierstoffschicht
9 = Kasten
10 = Formstoff
11 = Eingießtrichter
12 = Folie
13 = Ansaugstutzen
14 = Unterdruckleitung
15 = Außenkontur
16 = Innenkontur
17 = Eisenkörper
18 = Durchgang
19 = Aluminiumkörper

Claims

1. Gußkörpermodell (1) mit einem Schaumstoffkörper (3) zum Herstellen eines hohlen Gußteils in der Metallgieße rei, wobei der Schaumstoffkörper (3) aus einem in der Hitze von flüssigem Metall, wie Eisen oder Aluminium, gasförmig zerfallenden Material, wie Polystyrolpartikel schaum oder dergleichen, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des Schaumstoffkörpers (3) einseitig mit einem in das herzustellende Gußteil zum Bilden eines entsprechenden Teils von dessen Kontur (16) einzuformen den, feuerfesten Formteil (2) abgedeckt ist.

2. Modell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Innenkontur (16) des herzustellenden Guß teils bestimmende Seite des Schaumstoffkörpers (3) mit dem feuerfesten Formteil (2) abgedeckt ist.

3. Modell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffkörper (3) nahtlos auf das feuerfeste Formteil (2) aufgeformt ist.

4. Modell nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Formteil (2) auf einer dem Schaum stoffkörper (3) zugewandten Fläche mit einer feuerfesten Isolierstoffschicht (8), wie Mineralfaserwolle, belegt ist.

5. Modell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Formteil (2) aus Metall, insbesondere aus gewalztem Blech, besteht.

6. Modell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Formteil (2) aus einem Sinterwerk stoff, Keramik oder Glas, besteht.

7. Verfahren zum Herstellen eines hohlen Gußteils in der Metallgießerei unter Verwendung eines in der Hitze von flüssigem Metall, wie Eisen oder Aluminium, gasförmig zerfallenden, insbesondere aus Polystyrolpartikelschaum oder dergleichen bestehenden, Schaumstoffkörpers (3) als Modell, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffkörper (3) beim Gießen einseitig mit einem feuerfesten und als solches in die Kontur (16) des hohlen Gußteils aufzunehmenden Formteil (2) bedeckt wird.

8. Verfahren zum Herstellen eines Gußkörpermodells nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Formteil (2) unmittelbar als Teil ei ner Hohlform zum Herstellen des Schaumstoffkörpers (3) verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Formteil (2) unmittelbar als Innen schale einer eine aus Ober- und Unterform (4, 5) beste hende Außenschale (6) besitzenden Hohlform zum Herstel len des Schaumstoffkörpers (3) verwendet wird.